螢光粉量測不再費時耗力

螢光粉(Phosphor)在白光LED之應用通常是扮演著”關鍵物料而非主要成本之角色”,然而隨著成本競爭的壓力,近年來各類螢光粉的推陳出新也就專注於效率提升與顏色特性之改善;其中效率提升無非就是提高螢光粉轉換以及出光的效率,顏色特性就包含了CIE色度(chromaticity)座標、相關色溫(CCT)、演色性(CRI)以及R值(R1-R14)指標等等,所以在進行螢光粉之量測評估時,通常是需要考慮不同的封裝形式、色溫色度要求,進行反覆的螢光粉配方調整,再者,無論在各公司的進料檢驗或研發部門的新產品開發專案,為了確實反映螢光粉在封裝後的特性與結果,小批量的封裝測試一直是最被信賴並採用的,因為目前市場上並沒有可以直接、快速並且準確模擬螢光粉在LED封裝之量測應用設備,這也就使得螢光粉的材料分析與檢測耗費了很高的時間與物料成本。

 有鑑於此,開創出更貼近LED封裝的設計以及更快速了螢光粉分析/量測方法就成為了一個重要的課題,其中可以包含兩大部分: 1)改善量測模式,用以測得更精確的數據。2)改善量測方法,用以快速模擬封裝數據結果。

一、改善量測模式

現行LED封裝是以藍光”穿透”螢光粉,再藉由兩者共同出光為主,所以基本上光輻射是採穿透式的應用。以下就針對兩者的差異作一簡單的描述:

1)         反射(reflection)模式的量測設計: (如下圖左) 激發光源直接照射螢光粉樣品盤,以螢光粉表面反射的方式進行收光,數據容易因樣品盤螢光粉的堆積密度、平整性、粒度分布等因素所影響。

2)         穿透(transmission)模式的量測設計: (如下圖右)係一模擬LED封裝的設計,藍光藉由穿透螢光粉層後,於另一邊進行收光,這樣的模式也會反映出光路徑中的再吸收效應(re-absorption effect) ,再者,其模式與LED封裝一致。

(所有圖片來源:晶暉)

一、改善量測方法:

    傳統固相(solid state)螢光粉材料的量測多採用靜態量測設計,其樣品盤都是一個放置固定數量或面積的設計;無論是穿透或反射式的做法,量測時均為定量的單點量測,其雖然可以透過螢光光譜儀(PL)取得螢光粉的光譜,但是數據的利用性與實際應用仍有很大落差;因為這樣的單點測試,僅能提供螢光粉的定性光譜,並且所採得的數據會因為樣品準備時手法的不同,而出現量測的差異。

   有鑑於此,一個新的具螢光粉數量梯度的動態量測的設計因應而生,其專利發明的目的旨在提供一種更具有高量測效率,高便利性與高精確度的螢光粉檢測設備。該設計主要具有兩項特色,其一是具有連續式數量改變或稱數量梯度的螢光粉待測物樣品載台,其二是具有量測時可連續移動樣品載台與收光(數據擷取)設備相對位置的設計。這樣二維式量測所取得的量測數據將有助於螢光粉製造商或使用者在生產或應用時快速取的螢光粉的技術參數,大幅節省或縮短封裝廠的設計成本。

     其應用範疇不僅包含了螢光粉基本特性(光譜)量測,使用者可以更進一步地透過此連續式的二維量測,直接讀取螢光粉的特性斜率(slope)、CIE-CRI(R9)、CIE-亮度以及甚至螢光粉的使用量等等數據;再者,透過這樣的量測設計,更可以在兩種螢光粉混和的系統中,快速模擬出雙粉的適當比例。

     藉由此設備,使用者可以快速完成螢光粉的進料檢驗、性能評估比對、新產品開發等工作,對於節省成本以及提升生產製造的效率也就大有助益。

 

 

 

樣品盤


機構示意圖

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